详细介绍脱模剂基本知识

详细介绍脱模剂基本知识脱模剂是一种介于模具和成品之间的功能性物质，是防止橡胶、塑料、弹性体或其他材料的模制品、层压制品等粘结到模具或其他板面，起易于脱离作用的一类加工助剂。由于注塑、挤出、压延、模压、层压等工艺的迅速发展，脱模剂的用量也大幅度地提高。特别是近年来，RIM（反应注射成型）工艺的应用，更加促进了脱模剂的发展。可用作脱模剂的物质很多，如金属皂、硬脂酸、油酸、有机亚磷酸、硅油、硅酮油、椰子油、植物油、白蜡、超细氟塑料粉末、含氟其它物质等。1.1脱模剂的作用塑料在注塑成型中会产生二种摩擦力，一种是聚合物加热熔融时聚合物分子之间的内摩擦力，另一种是聚合物熔体与加工模具表面的外摩擦力。由于摩擦作用易使熔体的流动性降低，产生不利的结果，表现为：加工性能差，加工速率慢，制品不易充满形状复杂的模具，制品表面粗糙，缺乏光泽，严重者形成皱纹等毛病。克服上述二种摩擦力的有效方法之一是添加润滑剂。我们所说的脱模剂，实际上是一种外润滑剂。在使用时可以加入混合物料中，也可以涂刷在模具表面。外涂脱模剂时，脱模剂在模具表面形成一层光滑的，致密的薄膜，将模具与所加工的物料隔离开来。这层脱模剂薄膜必须能很好地与模具表面粘结，不易脱离与被破坏，但又不与制品发生任何反应与粘连，能把模制品很好脱落出来。几乎所有的脱模剂都可以用作外脱模剂，但近年来使用较多的外脱模剂多为能形成紧密牢固脱模薄膜的树脂类、聚硅氧烷类、石油产品类以及含氟聚合物等化合物。内添加时，在脱模过程中，脱模剂可从内部析出，均匀地分布到塑料制品的表面，在模具和塑料制品之间形成一层润滑剂薄膜或蒸汽（协助脱模）。可作为内添加型脱模剂的典型物质有：金属皂和硬脂酸盐、油酸、有机亚磷酸酯、硅酮油和蜡。将外脱模剂和内添加型脱模剂作一比较，就会发现，内添加型脱模剂效果较好（模具不会结皮，还会减少模具清洗时间），可省去外用脱模剂涂敷所需之步骤（因此，使得加工过程更适于自动化），同时，还可以消除由于不适当的使用，而使得模具造成损坏的任何可能性。建议使用外部脱模剂的人认为，使用内添加型脱模剂会留下过多的造成失误的漏洞（混入塑料中的脱模剂过多或过少，都会对其性能造成不利影响），当把这种脱模剂分散到塑料表面时，就会妨碍第二步的精加工。当然，还有这种可能性，为了获得价格和性能的最佳平衡，可将内添加型脱模剂和外用脱模剂混用。这种方法，目前在生产中，尤其是RIMI工艺中，已有应用，效果良好。1.2脱模剂种类1.按用法分类：内脱模剂、外脱模剂；2.按寿命分类：常规脱模剂、半永久脱模剂；3.按形态分类：溶剂型脱模剂、水性脱模剂、无溶剂型脱模剂、粉末脱模剂、膏状脱模剂4.按活性物质分类：①硅系列——主要为硅氧烷化合物、硅油、硅树脂甲基支链硅油、甲基硅油、乳化甲基硅油、含氢甲基硅油、硅脂、硅树脂、硅橡胶、硅橡胶甲苯溶液、②蜡系列——植物、动物、合成石蜡；微晶石蜡；聚乙烯蜡等。③氟系列——隔离性能最好，对模具污染小，但成本高聚四氟乙烯；氟树脂粉末；氟树脂涂料等④表面活性剂系列——金属皂（阴离子性）、EO、PO衍生物（非离子性）⑤无机粉末系列——滑石、云母、陶土、白粘土等⑥其它含掩蔽剂的含水脱模剂：用掩蔽剂固定水分子耐久型脱模剂：硅油＋硅树脂体系，800次以上多层复合型脱模剂：卤代烃膜＋聚乙烯脱模剂＋聚乙烯醇脱模剂芳香族聚砜类脱模剂模具处理之脱模剂含卤聚醚类脱模剂：降低蒸气压，提高分解温度，不会引起带电接触羰烷基硅烷脱模剂：内脱模，提高对水性油墨表面粘合性反应型脱模剂：涂覆后自身进行化学反应成膜，同时与模具表面粘着以上是一些有代表性的脱模剂，它们具有各自的特征，并可根据用途分别使用。理想的脱模剂大体应具备下述这些特征（脱模剂的特性）：①脱模性（润滑性）。形成均匀薄膜且形状复杂的成形物时，尺寸精确无误。②脱模持续性好。③成形物外观表面光滑美观，不因涂刷发粘的脱模剂而招致灰尘的粘着。④二次加工性优越。当脱模剂转移到成形物时，对电镀、热压模、印刷、涂饰、粘合等加工物均无不良影响。⑤易涂布性。⑥耐热性。⑦耐污染性。⑧成形好，生产效率高。⑨稳定性好。与配合剂及材料并用时，其物理、化学性能稳定。⑩不燃性，低气味，低毒性。脱模剂是一种前途无量的新兴领域，预计今后的发展方向，不会局限于脱模范畴，非脱模型领域市场规模也有很大的开发潜力。例如，用来作为纤维粘着带等的背面处理剂、剥离纸、防粘剂（电线杆、电话箱、招牌、标志），防污染用（内、外壁涂饰、车辆、路障、路栏等）防止粘合剂周围的余粘。第2节脱模剂作用机理2.1脱模历程:在模具表面喷涂脱模剂之后，硫化成型时的实际界面如图所示。界面剥离：脱模时在A或C面剥离；凝聚层破坏：在B面剥离2.2脱模剂的转移率A面剥离：0转移，称界面剥离A-B剥离：22％转移B层剥离：44－70％转移B－C剥离：93％转移脱模剂与成型物接触，发生混合、粘连，勉强脱模时，会造成成型物表面或界面破坏脱模；B层引起的脱模，最为合理，效果最好；理论上A面剥离有利于提高脱模次数。2.3脱模剂的临界表面张力在脱模剂品种选择确定之后，还必须考虑其表面张力要合适。表面张力选得太大容易污染模具和影响产品质量；太小则脱模效率低。脱模剂所起到得隔离效果，与其表面张力大小有关。美国W?AZlsman在研究脱模剂时提出了临界表面张力概念。试验证明表面张力与脱模性得分布曲线呈正态分布图。有机硅油、聚四氟乙烯和国内外几种优良脱模剂得表面张力都在17～23N/m之间。它们对模具表面有较好的分散性，产生良好的润湿作用。表面张力在上述范围之外得材料，就不能起到良好的润湿作用。而表面张力低于17或高于23脱模性均较差。几种代表性物质的表面张力物质名称测试温度（℃）表面张力（N/M）水2571.96乙二醇2047.7聚乙烯2031聚氯乙烯2043有机硅油4322乙醇024.3聚四氟乙烯2018.5在使用脱模剂时，要求B层与A层接触时渗透性小，既有较多的脱模剂粘附在模具上，而不是制品上。因此除选择合适得表面张力得脱模剂外，还要掌握喷涂技巧。与其涂布一次大剂量的脱模剂，不如多喷涂几次小剂量的脱模剂为佳。临界表面张力是物质的固有特性；2.4脱模剂的化学原理1.极性化学键与模具表面通过相互作用形成具有再生力的吸附型薄膜；2.聚硅氧烷中的硅氧键可视为弱偶极子（Si+-O-),当脱模剂在模具表面铺展成单子取向排列时，分子采取特有的伸展链构型；3.自由表面被烷基以密集堆积方式覆盖，脱模能力随烷基密度而递增；但当烷占有较大空间位阻时，伸展构型受到限制，脱模能力又会降低；4.脱模剂分子量大小和粘度也与脱模能力相关，分子量小时，铺展性好，但耐热能力差。第3节脱模剂的选择与评价3.1脱模剂的选择常用的脱模剂有无机物、有机物以及高聚物三类。无机脱模剂，如滑石粉、云母粉以及陶土、白粘土等为主要组分配置的复合物，主要用作橡胶加工中胶片、半成品防粘用隔离剂。有机脱模剂包括脂肪酸皂（钾皂、钠皂、铵皂、锌皂等）、脂肪酸、石蜡、甘油、凡士林等。第三类脱模剂是高聚物，包括硅油、聚乙二醇、低分子量聚乙烯等，它们的脱模剂效率和热稳定性比有机物脱模剂好得多。脱模剂通常有粉状、半固体和液体之分，粉状和半固体可像蜡脂一样用毛刷或手涂于模具表面。液体可用喷雾或毛刷等工具涂于模具表面，从而形成隔离膜。液体脱模剂以喷涂为佳。国际工业发达国家多采用金属喷雾罐灌装的脱模剂。由于金属喷雾罐密封性能较好，可避免脱模剂氧化或混入杂质，能保证脱模剂出厂时的纯洁性。大型的注塑设备安装在室内，环境温度变化小，对喷雾脱模剂的使用无影响。但对模压成形的模具温度要予以考虑，要选热稳定性能好的脱模剂，一般要求脱模剂的热分解温度要高于成型的模具温度。不然会发生炭化结诟现象。高档制品和需要二次加工（如喷漆和印刷）要选用适合于二次加工的脱模剂。为防止环境污染，要选用不易燃烧，气味和毒性小的脱模剂。在脱模剂选用中，经济性是不可忽视的重要因素。质量差的脱模剂会使产品表面产生龟裂皱纹，影响产品外观和模具使用寿命，并带来环境污染。选择高质量的喷雾脱模剂，价格较高，但综合经济效益高。综上所述，脱模剂的选择要点是：①脱模性优良，对于喷雾脱模剂表面张力应在17～23N/m之间。②具有耐热性，受热不发生炭化分解。③化学性能稳定，不与成型产品发生化学反应。④不影响塑料的二次加工性能。⑤不腐蚀模具，不污染制品，气味和毒性小。⑥外观光滑美观;⑦易涂布，生产效率高;3.2脱模剂性能的评价上面提到，脱模剂种类较多，正确合理使用脱模剂十分重要，在实际使用中，人们要求脱模剂具有优良的离模性、脱模性，操作时间要短，洗净容易，对成品表面不留痕迹，经济上要价廉物美，使用时要卫生、防火和安全，粘度不随季节变化而变化，对模具和设备应无腐蚀和污染，在成型时不着色，无臭气、不发粘等。下面就主要性能加以评述。3.2.1离模性工业脱模剂的研究虽然是必要的，但是由于难以得到科学的定量测定结果，所以几乎没有脱模剂的研究报告。若尽考虑脱模性和降低表面能，那是容易解决的，这是物质化学结构及其相关的问题。首先，重要的是要形成均匀的脱模剂保护膜，由于蜡的溶液分散性好，所以没有立即结晶，待溶剂蒸发后，瞬间形成均匀的保护膜。脱模剂要商品化，还会产生各种各样的其它问题。脱模剂技术难题的解决，仅在研究室试验良好是不行的，要有半年时间的现场试验才能得出结论。开始作为商品的脱模剂要达到较好的质量是较困难的。因为在研究室试验效果良好，而在现场试验时，尽管开始数次脱模良好，但一段时间以后，就会产生肉眼看不见的小粘接点，以此为核心逐渐扩大，多数情况最终造成不能脱模。究竟多长时间产生不能脱模的现象，在研究室阶段是难以判定的。就以聚氨酯材料的多次固化，经一段时间后，会污染整个模具，影响了模具的精确度。由于这种污染，脱模剂的浸润性变坏，不能形成均匀的保护模，数日后多发生脱模不良的情况。还有，经过数月后，因四季温度及昼夜温差等变化，容易表现出脱模性能的变化，由于分散粒子（污染物）合为一体，形成不均匀的更牢固的保护膜，容易发生脱模不良的问题。3.2.2脱模性(初脱模力与脱模次数，如图)成品即使可以离开模具，但制品形状复杂或尺寸过大，或滑动性不好，都难以从模具中取出来。对于制品从模具中脱出的难易，通常用脱模性来表示，聚氨酯橡胶由于摩擦系数大，所以难以脱模，多半为离型不完全或是产生某些缺陷。若是离型不完全，那么长期操作，会给操作者造成很大的劳动量。也可以用机械装置将成型后的制品挤压脱模，但往往由于成品尚未完全固化，加之脱模不量，就会造成制品变形，这作为商品是不允许的。改善的办法是，金属模具设计简单化，脱模剂的摩擦系数尽量小，使脱模性优化。*形成均匀保护膜：分散性好，溶剂蒸发瞬间成膜*生产实践观察：污染物的成核性，扩展性*摩擦系数要小3.2.3成型性与聚氨酯泡沫比较，RIM的成形时间更短，以此来提高生产率。因此，脱模剂的溶剂蒸发要快，而且溶剂残留的多少应该不影响离型性，若现场操作的周期短，即使有冷却装置，也会由于反应热而温度逐渐升高，冷加工模具的温度也可达到80℃以上。温度上升离模性能有下降的倾向，若把试验操作的温度正好设计为所希望的较低温度，一旦出现离模不良的现象，就要进行处理。为此，在试验的时候，就有必要把温度提高一些。总的来说模具温度高些，有利于注射料或模压料流动，有利于充满模腔，但模温过高，将加速脱模剂挥发和老化，降低脱模性，延长了脱模周期。*模温稍高有利于料体流动*过高则加速脱模剂的挥发和老化3.2.4洗净性RIM制品二次加工时，经常出现的问题时涂装和粘结。成品上粘附着脱模剂，会引起粘结性丧失，对涂料的适应性变坏。另外，涂了脱模剂，成品不离开模具就进行粘结和涂装也是可以的，但归根结底也是不完美的。为了涂装和粘结，成品离开模具后，要用溶剂把脱模剂洗掉。因此脱模剂的洗净性是必要的，树脂型、硅脂型的脱模剂洗净性差，蜡型的脱模剂可以用高温溶剂较容易地洗掉。因为蜡类在50℃以上的温度下，在溶剂中的溶解度急剧增加，所以可用溶剂的蒸汽简单地洗净。用蒸汽洗净时，洗净温度难以确定。由于聚氨酯制品是绝热材料，导热系数很小，因此在表面上溶